基于車載雷達系統的高選擇性亞毫米波超寬帶濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于微波毫米波技術領域，具體涉及一種亞毫米波微帶超寬帶帶通濾波器。
【背景技術】
[0002]濾波器是無線通信系統中至關重要器件之一，在日益擁擠的無線頻譜資源和復雜的電磁環境下，對濾波器的性能要求越來越高。超寬帶以其高速率、低功耗、高保密性以及抗干擾能力強等優點，具有非常廣闊的應用前景和相當巨大的市場價值。自美國聯邦通訊委員會(FCC)于2002年2月批準了超寬帶技術在短距離無線通信領域的應用，為了便于管理，FCC將超產帶系統分為3類成像系統，2車載雷達系統(22-29GHz)，3室內超寬帶系統(3.1-10.6GHz) [Federal Communicat1ns Commiss1n.Revis1n of part 15of the commiss1n? s rules regarding ultra-wideband transmiss1n system firstreport and order [R].Tech.Rep.ET:FCC.2002.]，各種 UWB 濾波器如雨后春輿般出現了，一系列的設計方法被國內外先進學者提出，如《微波與無線器件快報》(IEEE MICROWAVE ANDWIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL.19, N0.1, JANUARY 2009)介紹了一種以三組階躍阻抗枝節加載在一根高阻抗微帶線上的多模諧振器來實現通帶為2.8 - 10.6GHz的超寬帶濾波器。(IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL.24, N0.4, APRIL 2014)介紹了一種利用微帶-缺陷地結構來設計通帶頻率為2.8到11.0GHz的一個超寬帶濾波器。再如《電子快報》(ELECTRONICS LETTERS 16th August 2012 Vol.48 N0.17)利用三線交叉耦合諧振器和帶有開、短路枝節加載的耦合微帶傳輸線設計了一款帶寬為2.8到10.7GHz的超寬帶濾波器。
[0003]可以看到大多數的超寬帶濾波器的研宄是基于室內超寬帶系統3.1-10.6GHz頻段的。然而，對于在車載雷達系統亞毫米波頻段(22-29GHZ)的超寬帶濾波器卻很少有成熟的研宄，最主要的原因在于難以實現陡峭的過帶，和高抑制的阻帶。基于上述問題，需要一種高選擇性和寬阻帶的超寬帶濾波器，滿足高抑制阻帶和陡峭通帶過渡帶的優點。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對【背景技術】存的的缺陷和瓶頸，提出一種成本低、體積小、結構緊湊、性能優越、功率容量大、便于集成和互聯能夠應用于車載雷達系統的高性能超寬帶濾波器，該濾波器工作在22.6-28.5GHz的頻率范圍內，帶內插損為20dB，帶外抑制度達為22dB 直到 52GHz ο
[0005]本發明采用如下技術方案:
[0006]一種亞毫米波微帶超寬帶帶通濾波器，其結構如圖1、圖2所示，包括絕緣介質板1、下層金屬接地板7以及上層金屬貼片，所述上層金屬貼片包括兩個結構相同的“L”金屬片3、4，帶兩個切角的矩形金屬貼片2和兩個偽交指金屬貼片5、6，金屬貼片2、3、4為諧振單元，偽交指金屬貼片5、6分別為輸入、輸出結構，所述矩形金屬貼片2的兩個切角位于其矩形同一對角線的兩端；所述兩個偽交指金屬貼片5、6分設于矩形金屬貼片2的左右兩側，且設有交指的一端分別靠近矩形金屬貼片2未切角的一端；兩個“L”金屬片3、4分設于矩形金屬貼片2的左右兩側，且“L”金屬片的一條邊與矩形金屬貼片2的相應側邊平行，且另一條邊伸入相應側邊的偽交指金屬貼片的交指縫隙內，由此構成交指縫隙耦合饋電。
[0007]本發明濾波器采用偽交指縫隙耦合饋電。矩形貼片進行開槽使簡并模分離并產生能量耦合。兩個“L”型金屬貼片為半波長階躍阻抗諧振器，主要作用是增加阻帶損耗，提高阻帶抑制度。兩個偽交指金屬貼片，采用O度饋電結構作為輸入輸出，是為了產生傳輸零點，增加邊帶陡峭度，提高通帶選擇性。
[0008]與現有技術相比，本發明設計有如下優點:整個濾波器采用雙面敷銅羅杰斯介質基板制作而成，整體結構光刻技術實現加工，成本低廉。諧振器采用矩形貼片提高濾波器的功率容量，外側級聯折疊半波長階躍阻抗諧振器，提高上阻帶抑制度。輸入輸出采用偽交指結構增加耦合強度，并采用O度饋電形式，產生額外傳輸零點，使邊帶更加陡峭，從而提高通帶選擇性。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明濾波器結構的正面示意圖。
[0010]圖2為本發明濾波器結構的側面示意圖。
[0011]圖3為本發明實施例濾波器頻率響應仿真與測試結果示意圖。
[0012]圖4為本發明實施例濾波器群時延仿真與測試結果示意圖。
【具體實施方式】
[0013]以下以具體實施例對本發明的結構和效果進行更加詳細的描述。
[0014]實施例
[0015]本實施例提供的超寬帶濾波器結構如圖1、圖2所示，包含介質基板1，諧振單元2、3、4，輸入輸出親合結構5、6和金屬接地板7。介質基板I長L = 16.25mm，寬w = 10.82mm，厚度h = 0.254mm (選取薄的介質基片是為了抑制高次模，和在26GHz處介質表面波對濾波器的影響)，介質基板材料為Rogers RT5880，介電常數為2.2 ;上層金屬貼片及金屬接地板均為銅質，且厚度為0.035mm;矩形貼片2的長寬分別為a = 3.65mm,b = 3.82mm切角寬度c = 0.45mm，折疊型半波長SIR貼片3、4結構一樣，豎直部分長寬分別為LI = 2.69mm、Wl=0.33mm、水平部分長寬分別為L2 = 1.71mm、W2 = 0.18mm ;貼片2與貼片3、4的耦合方式為縫隙耦合，耦合間距SI = 0.1lmm ;輸入輸出結構采用偽交指縫隙耦合饋電增加耦合強度，并采用O度饋電結構產生傳輸零點提高邊帶陸峭度，縫隙間距S2 = 0.1Omm,最終結構大小為 16.25mm X 10.82mm。
[0016]該濾波器的頻率響應如圖3所示，中心頻率為25.5GHz，通帶為22.6-28.5GHz，帶內回波損耗大于18dB、插入損耗小于1.5dB，帶外損耗達為22dB直到52GHz。群時延變化范圍如圖4所示最大變化小于0.8nsο
[0017]綜上所述，本發明的超寬帶濾波器，結構簡單、容易加工、且性能優良、實用性強非常適合車載雷達系統的應用。
【主權項】
1.一種亞毫米波微帶超寬帶帶通濾波器，包括絕緣介質板(I)、下層金屬接地板(7)以及上層金屬貼片，其特征在于，所述上層金屬貼片包括兩個結構相同的“L”金屬片(3、4)，帶兩個切角的矩形金屬貼片⑵和兩個偽交指金屬貼片(5、6)，偽交指金屬貼片(5)、(6)分別為輸入、輸出結構，所述矩形金屬貼片(2)的兩個切角位于其矩形同一對角線的兩端；所述兩個偽交指金屬貼片(5)、(6)分設于矩形金屬貼片(2)的左右兩側，且設有交指的一端分別靠近矩形金屬貼片(2)未切角的一端；兩個“L”金屬片(3)、(4)分設于矩形金屬貼片(2)的左右兩側，且“L”金屬片的一條邊與矩形金屬貼片(2)的相應側邊平行，且另一條邊伸入相應側邊的偽交指金屬貼片的交指縫隙內，由此構成交指縫隙耦合饋電。2.根據權利要求1所述的亞毫米波微帶超寬帶帶通濾波器，其特征在于，所述絕緣介質板(I)材料為 Rogers RT5880。3.根據權利要求1所述的亞毫米波微帶超寬帶帶通濾波器，其特征在于，所述兩個“L”型金屬貼片(3、4)為半波長階躍阻抗諧振器。4.根據權利要求1所述的亞毫米波微帶超寬帶帶通濾波器，其特征在于，上層金屬貼片及金屬接地板均為銅質，且厚度為0.035mm。
【專利摘要】本發明公開了一種應用于車載雷達系統中的超寬帶濾波器，屬于微波毫米波技術領域。本發明包括矩形絕緣介質基板、下層金屬接地板及上層金屬貼片，諧振器采用帶切角矩形貼片提高濾波器的功率容量，外側級聯折疊半波長階躍阻抗諧振器以提高上阻帶抑制度。輸入輸出采用偽交指結構增加耦合強度，并采用0度饋電形式，產生額外傳輸零點，使邊帶更加陡峭，從而提高通帶選擇性。該濾波器在其工作頻率范圍內有多個傳輸零點，且邊帶非常陡峭，群時延變化范圍較小。該濾波器成本低、體積小、結構緊湊、性能優越、功率容量大、便于集成和互聯非常適用于車載雷達系統。
【IPC分類】H01P1/203
【公開號】CN104934664
【申請號】CN201510387789
【發明人】朱兆君, 王亮, 梁碩, 俞彬, 李商洋
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月6日